(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の大型で嵩張る試験装置と同等の性能を有する、コンパクト且つ少なくとも６−８時間のバッテリ稼動が可能な機械診断装置を提供する。【解決手段】振動データを収集及び分析するシステム１０を開示する。このシステムは、振動を検出し、検出された振動に対応する電気信号を生成するための少なくとも１つのセンサ１２と、検出された振動に対応する電気信号を少なくとも１つのセンサ１２から受信し、調整信号を生成するために電気信号を調整及び抽出するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信装置１４と、調整信号を受信し、調整信号をデータ記憶装置３２に格納するためのデータ収集装置１６とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動データを収集及び分析するシステム（１０）であって、
振動を検出し、検出された振動に対応する電気信号を生成するための少なくとも１つのセンサ（１２）と、
検出された振動に対応する前記電気信号を前記少なくとも１つのセンサ（１２）から受信し、調整信号を生成するために前記電気信号を調整及び抽出するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信装置（１４）と、
前記調整信号を受信し、前記調整信号をデータ記憶装置（３２）に格納するためのデータ収集装置（１６）とを備えるシステム。
【請求項２】
前記システムの動作を制御するための中央演算処理装置（３４）を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記調整信号を前記データ記憶装置（３２）に格納する前に一時保存するための、少なくとも１組のバッファ（３８）を更に備える、請求項１または２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ＵＳＢ通信装置（１４）が、前記電気信号を調整及び抽出するためのデジタル信号処理装置（２４）を含む、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
前記デジタル信号処理装置（２４）が、異なる抽出率で前記電気信号を抽出するよう構成されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記ＵＳＢ通信装置（１４）が、前記調整信号を前記データ収集装置（１６）に転送するためのＵＳＢインターフェース（２２）を含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
前記データ収集装置（１６）が、前記ＵＳＢ通信装置（１４）に電力を供給するよう構成された電源（３６）を含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数のセンサ（１２）が、振動に反応して電気信号を生成する振動変換器を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
前記データ記憶装置（３２）が固体素子である、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械を診断するための携帯型データ収集装置及び分析装置に関し、特に、データを高速転送するユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェースを備える携帯型データ収集装置及び分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術において、回転機械の診断には、機械振動に関する問題を適切に診断するために、大量のデータに加えて、大型で嵩張る試験装置が必要である。また、過酷な環境下、電源の近くでこの嵩張る試験装置を操作しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第７，３１７，９９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、従来の大型で嵩張る試験装置と同等の性能を有する、コンパクト且つ少なくとも６〜８時間のバッテリ稼働が可能な機械診断装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態において、振動データを収集及び分析するシステムを開示する。このシステムは、振動を検出して、検出された振動に対応する電気信号を生成するための少なくとも１つのセンサと、検出された振動に対応する電気信号を少なくとも１つのセンサから受信し、電気信号を調整及び抽出して調整信号を生成するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信装置と、調整信号を受信して、調整信号をデータ記憶装置に格納するためのデータ収集装置とを備える。
【０００６】
本発明の別の実施形態において、振動データ取得システムを開示する。このシステムは、振動を検出して、検出された振動に対応する電気信号を生成するための少なくとも１つのセンサと、検出された振動に対応する電気信号を少なくとも１つのセンサから受信し、電気信号を調整及び抽出して調整信号を生成するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信装置と、調整信号を受信して、調整信号をデータ記憶装置に格納するためのデータ収集装置であって、ＵＳＢ通信装置に電力を供給するよう構成された電源を含むデータ収集装置とを備える。
【０００７】
本発明の更に別の実施形態において、携帯型振動データ取得システムを開示する。この携帯型システムは、振動を検出して、検出された振動に対応する電気信号を生成するための少なくとも１つのセンサと、検出された振動に対応する電気信号を少なくとも１つのセンサから受信し、電気信号を調整及び抽出して調整信号を生成するためのユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）通信装置と、調整信号を受信して、調整信号をデータ記憶装置に格納するためのデータ収集装置であって、ＵＳＢ通信装置に電力を供給するよう構成された電源を含むデータ収集装置と、調整信号をデータ記憶装置に格納する前に一時保存するための少なくとも１組のバッファとを備える。
【０００８】
添付図面と関連した以下の説明により、本発明のこれら及びその他の利点及び特徴がより明確に理解できよう。
【０００９】
本発明の企図は、添付の特許請求の範囲に明記されている。これより、本発明の以上の及びその他の利点及び特徴を添付図面と共に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る、消費電力が少なくデータ処理能力が高いＵＳＢ通信装置を備える振動データ取得システムの例示的実施形態の概略図である。
【図２】本発明に係る、振動データをデータ記憶装置に格納する前に一時保存するための１組のバッファを有する振動データ取得システムの例示的実施形態の概略図である。
【図３】本発明に係る、多重センサから生のアナログ振動信号を転送し、データ記憶装置に格納するために信号を自己記述データオブジェクトに変換する方法の例示的実施形態を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を、その利点及び特徴と共に、例示的に詳説する。
【００１２】
本発明の例示的実施形態において、振動データを収集及び分析するシステムを開示する。このシステムのセンサとコンピュータインターフェースとの間には、一次通信リンクとしてＵＳＢインターフェースが実装される。かかる実施形態において、このシステムは更に、データを高速転送しながら、多重センサから生のアナログ振動信号を連続的に取得し、データ記憶装置（例えば不揮発性固体素子）に格納するために信号を自己記述データオブジェクト（例えばデジタルデータ）に変換する。このＵＳＢインターフェースにより、効果的に消費電力を抑えつつ、高速でデータを処理することができる。
【００１３】
本発明とその動作の理解を助けるため、図面を参照されたい。図１に、本発明に係る携帯型振動データ取得システム１０の例示的実施形態を示す。このシステムは、１つ以上のセンサ１２、ＵＳＢ通信装置１４、及びデータ収集装置１６を含む。説明の便宜上、ここでは１つ以上のセンサ１２を複数のセンサ１２として記述する。しかし、本発明の例示的実施形態においても、使用するセンサの数は１つであっても良いということを理解されたい。
【００１４】
複数のセンサ１２は、作業機械（図示せず）により発生した、線１８で示す振動又は生のアナログ振動信号を継続的に検出するよう構成されている。複数のセンサ１２は、生のアナログ振動信号又は検出された振動に対応する電気信号を生成する。複数のセンサ１２のそれぞれの一端は、振動を検出するために機械に接続されている。多くの場合、振動から機械の状態がわかる。一方、複数のセンサ１２の他端は、対応する信号線２０を介してＵＳＢ通信装置１４に接続されている。なお、図示においては、信号線２０はそれぞれ単線であるが、ツイストペア線であっても無線通信であっても良い。明らかなように、いずれの例示的実施形態においても、検出された振動信号を送信するための通信手段として別の適宜の手段を使用しても良く、また、その構成は本明細書の記載内容に限定されない。
【００１５】
例示的実施形態において、複数のセンサ１２はそれぞれ、振動変換器を備える。別の実施形態において、複数のセンサ１２はそれぞれ、接近センサ、速度計、加速時計、又は振動を検出可能な任意の検出装置を更に備えていても良い。図１に、振動検出用の４つのセンサを示す。しかし、振動検出用に使用するセンサの数は、用途に応じて、４つよりも多くても少なくても良く、また、その構成は図示のものに限定されないことを理解されたい。
【００１６】
一実施形態において、ＵＳＢ通信装置１４は、ＵＳＢインターフェース２２と、デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）２４又はフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）とを実装している。ＵＳＢ通信装置１４の一端は複数のセンサ１２に接続され、ＵＳＢ通信装置１４の他端はＵＳＢコネクタ２６を介してデータ収集装置１６に接続されている。ＵＳＢ通信装置１４は、電気信号をセンサから受信し、ＵＳＢコネクタ２６を介してデータ収集装置１６に振動データを転送するよう操作可能に構成されている。具体的には、ＤＳＰ２４は、電気信号を調整及び抽出して調整信号を生成するためにセンサ１２から電気信号を受信し、ＵＳＢインターフェース２２は、ＵＳＢコネクタ２６を介してデータ収集装置１６に調整信号を転送する。例示的実施形態において、ＤＳＰ２４は、異なる抽出率で生のアナログ振動信号を抽出するよう構成されている。
【００１７】
ＵＳＢインターフェース２２は、従来型のインターフェース（例えば、イーサネット（登録商標）、ＲＳ−２３２等）と同程度の消費電力で、データ収集装置１６にデータを高速転送するのに適したものであれば、いかなる従来のＵＳＢインターフェースであっても良い。しかし、ＵＳＢインターフェース２２は、使用していない時にもデータ収集装置１６との接続を維持することができるので、時として利用が難しい、動作に必要な個別の電源やインターネットサービスを必要としない。連続的なデジタル振動データフローはこのように、ＵＳＢインターフェース２２とデータ収集装置１６の間で、矢印２８で示すように構成されても良い。
【００１８】
ＤＳＰ２４は、アナログ振動データを自己記述データオブジェクト又はデジタル振動データに変換するための、１つ以上のアナログデジタル変換器（図示せず）を備える。一実施形態おいて、ＤＳＰ２４は、デジタル振動データから振動データパケットを調整信号として作成し、この信号はＵＳＢインターフェース２２によってデータ収集装置１６に送信され、格納されるか、又は更に処理される。
【００１９】
データ収集装置１６は、振動データの収集に適したものであれば、従来のいかなるデータ収集装置であっても良い。一実施形態において、データ収集装置１６は、ハウジング３０と、振動データを格納するためのデータ記憶装置３２とを含む。例示的実施形態において、データ収集装置１６は携帯型である。明らかなように、データ収集装置１６は、その他の例示的実施形態において、固定式装置であっても良い。例示的実施形態において、データ記憶装置３２は、ハウジング３０内に配置された固体素子である。明らかなように、本発明の例示的実施形態には、いかなる適宜のデータ記憶方式も適用可能である。データ収集装置１６は、データ収集装置１６の動作を制御するための中央演算処理装置（ＣＰＵ）３４を実装している。例えば、ＣＰＵ３４は、振動データパケットを解析し、データ収集装置１６のデータ記憶装置３２の適切なディレクトリに振動データを格納する。他の例では、ＣＰＵ３４は、様々な測定（例えば、調整信号のデシメーション、デジタルフィルタリング等）を実行し、その結果をデータ記憶装置３２に格納する。ＣＰＵ３４は、本明細書に記載の方法及び／又は機能を実行するよう構成されたものであれば、従来のいかなる処理装置であっても良い。一実施形態において、ＣＰＵ３４は、ロードして実行される際に、ＣＰＵ３４が動作し本明細書に記載の方法を実行するコンピュータプログラムを実装した、ハードウェア及び／又はソフトウェア／ファームウェアの組み合わせから成る。
【００２０】
データ収集装置１６は更に、システム１０の構成要素に電力を供給するための電源３６を有する。一実施形態において、電源３６は、ユーザーが電源３６を再充電することなく試験完了まで十分な電力を保持できる小型の充電式電池である。電源３６は、例えば約６〜８時間の電池寿命を有する充電式電池であるが、別の実施形態においては、約６〜８時間の電池寿命を有する非充電式電池であっても良い。なお、電源３６の大きさ及び最大電力量は、用途に応じて適宜の大きさであって良く、上記の例に限定されない。
【００２１】
一実施形態において、電力は、データ収集装置１６の電源３６から、ＵＳＢコネクタ２６を介してＵＳＢ通信装置１４及びその構成要素に供給される。従って、ＵＳＢ通信装置１４がデータ収集装置１６のハウジング３０に接続されると、データ収集装置１６が起動し、ＵＳＢ通信装置１４も起動する。データ収集装置１６の電源を切ったり休止状態にしたりすることで、ＵＳＢ通信装置１４も同様に動作するので、電源３６の消費電力を更に抑えることができる。一実施形態において、電源３６から複数のセンサ１２に好適に電力を供給することができる。別の実施形態において、センサ１２は、独立電源から電力供給される。
【００２２】
図２に示すように、データ収集装置１６は例示的実施形態において、データ記憶装置３２に格納する前に、振動データパケットを一時保存するための第１のバッファセット３８と、解析された振動データパケットを一時保存するための第２のバッファセット４０とを更に備える。この実施形態において、ＵＳＢインターフェース２２からの調整信号はそれぞれ、第１のバッファセット３８の中の１つのバッファに順次格納される。例えば、１つの調整信号が第１のバッファに格納され、次の調整信号が第２のバッファに格納される。第１のバッファセット３８のバッファが満杯に近付くか、又は実際に満杯になると、ＣＰＵ３４は第１のバッファセット３８から一度に１つずつ調整信号を取り出し、信号を解析して、解析された信号を順次第２のバッファセット４０に一時保存する。第２のバッファセット４０のバッファが満杯に近付くか、又は実際に満杯になると、ＣＰＵ３４は第２のバッファセット４０から解析された信号を取り出し、解析された信号をデータ記憶装置３２に順次格納する。この処理は、全てのデータがデータ記憶装置３２に格納されるまで継続される。解析された信号の一時保存に使用するバッファは、１セットだけで良い。明らかなように、バッファセットの数は用途によって異なり、本明細書に記載の内容に限定されない。別の例示的実施形態において、ＵＳＢインターフェース１４からの調整信号を解析せずに、直接データ記憶装置３２に格納しても良い。
【００２３】
次に、図３を参照しながら、多重センサから生のアナログ振動信号を転送し、データ記憶装置に格納するために信号を自己記述データオブジェクトに変換する方法の一実施形態を説明する。
【００２４】
ステップ１００において、複数のセンサ１２が、作業機械から発生する振動を検出する。複数のセンサ１２は、生のアナログ振動信号に対応する電気信号を生成する。
【００２５】
ステップ１０２において、ＤＳＰ２４が、生のアナログ振動を受信し、デジタル振動データを生成するために信号を調整及び抽出する。ＤＳＰ２４は、アナログデジタル変換器を利用して、アナログ振動データをデジタル振動データに変換する。
【００２６】
ステップ１０４において、ＤＳＰ２４が、デジタル振動データから振動データパケットを調整信号として作成する。
【００２７】
ステップ１０６において、ＵＳＢインターフェース２２が、調整信号（振動データパケット）をデータ収集装置１６に送信する。
【００２８】
ステップ１０８において、データ収集装置１６が振動データパケットを解析し、解析された振動データパケットがデータ記憶装置３２に格納される。
【００２９】
以上、本発明を一部の実施形態に関してのみ詳細に説明してきたが、明らかなように、本発明の実施形態は本明細書に記載の形態に限定されない。むしろ、本発明の本質及び範疇において、本発明を修正し、本明細書に記載されていない様々な変形、変更、置換または等価の措置を加えることができる。更に、本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様として、上記の実施形態の一部を含むだけでも良いことを理解されたい。従って、本発明は以上の説明に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲に記載の内容に基づいてのみ解釈されるべきである。
【符号の説明】
【００３０】
１０  携帯型振動データ取得システム
１２  センサ
１４  ＵＳＢ通信装置
１６  データ収集装置
１８  アナログ振動信号
２０  信号線
２２  ＵＳＢインターフェース
２４  デジタル信号処理装置（ＤＳＰ）
２６  ＵＳＢコネクタ
２８  連続的なデジタル振動データフロー
３０  ハウジング
３２  データ記憶装置
３４  中央演算処理装置（ＣＰＵ）
３６  電源
３８  第１のバッファセット
４０  第２のバッファセット
【図１】
2010079903.tif 000003
【図２】
2010079903.tif 000004
【図３】
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